슈퍼컴퓨터

슈퍼컴퓨터는 '당대의 컴퓨터들 중에서 가장 빠른 계산 성능을 갖는 컴퓨터들'로 정의된다. 이 정의는 상대적이어서, 한때 슈퍼컴퓨터로 불리던 시스템이 기술 발전에 따라 미래에는 일반적인 고성능 컴퓨터로 간주될 수 있다. 세계 슈퍼컴퓨터 순위 사이트인 TOP500에서는 연 2회 성능 기준으로 전 세계 500대 슈퍼컴퓨터 목록을 발표하며, 통상 이 목록에 등재된 컴퓨터를 슈퍼컴퓨터로 본다.

TOP500 프로젝트는 1993년 독일 만하임 대학의 Hans Meuer, 미국 테네시 대학의 Jack Dongarra, 미국 국립에너지연구과학컴퓨팅센터(NERSC)의 Erich Strohmaier 등이 참여하여 시작되었다. 매년 6월 독일에서 열리는 International Supercomputer Conference(ISC)와 11월 미국에서 열리는 ACM/IEEE Supercomputing Conference(SC)에서 순위를 발표한다. 성능 측정에는 고성능 LINPACK 벤치마크(HPL)가 사용되며, 이는 N x N 차원 연립 선형방정식을 처리하는 Fortran 라이브러리로 구성된다. 2024년 11월 기준 1위는 미국 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)의 '엘 캐피탄(El Capitan)'으로 실측 성능 1.742 exaFLOPS를 기록했다.

슈퍼컴퓨터는 상호 연결, I/O 시스템, 메모리 및 프로세서 코어로 구성된다. 기존 컴퓨터와 달리 두 개 이상의 중앙처리장치(CPU)를 사용하며, CPU는 프로세서 또는 프로세서 그룹(대칭형 멀티프로세싱, SMP)과 메모리 블록으로 구성된 컴퓨팅 노드로 그룹화된다. 규모에 따라 수만 개의 노드가 포함될 수 있으며, 상호 연결 통신을 통해 노드들이 협업한다. 최근 기술 동향은 범용 CPU, 표준 아키텍처, 리눅스 OS 같은 오픈 소스 소프트웨어를 사용하는 것이 일반화되었다. 과거에는 벡터 CPU 등 제작사별 특수 기술이 사용되었으나 현재는 표준 기술이 주를 이룬다. 전력 소비가 크기 때문에 데이터센터에는 적절한 냉각 시스템과 시설이 필요하다.

슈퍼컴퓨터는 전통적으로 기상·기후 예측, 입자물리, 천문우주, 생명공학 등 첨단 과학기술 분야의 연구에 주로 활용된다. 또한 실험이 매우 어렵거나 불가능한 핵실험 등 국방, 안보, 에너지 분야에서도 사용된다. 최근에는 인공지능(AI) 프로그램을 실행하는 데 널리 사용되며, 빅데이터와 AI 워크로드를 처리하는 데 필수적인 고성능 컴퓨팅 자원을 제공한다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 국가슈퍼컴퓨팅센터를 운영하며 국내 슈퍼컴퓨터 자원을 관리하고 지원한다. 2024년 11월 TOP500 발표 기준, 한국은 슈퍼컴퓨터 보유 수 기준 세계 8위, 성능 기준 세계 10위를 기록했다. KISTI는 매년 국제 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(SC)에 참가하여 최신 기술 동향을 공유하고 국제 협력을 추진한다.